Στην παρούσα εργασία γίνεται μια προσπάθεια μελέτης της αποτίμησης της σεισμικής συμπεριφοράς και ικανότητας κτιρίων από φέρουσα τοιχοποιία με την χρήση προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων. Έμφαση δίνεται στη μοντελοποίηση της φέρουσας τοιχοποιίας, στον τρόπο επίλυσης και στη διακριτοποίηση της. Γίνεται σεισμική αποτίμηση ενός υφιστάμενου κτιρίου που βρίσκεται στα Ιόνια Νησιά, και κατόπιν αφαιρώντας δυο και τρεις ορόφους στο κτίριο επιλύνεται ξανά για να δούμε τυχόν διαφορές. Αρχικά θα αναφερθούμε στον Ευρωκώδικα 6 και στις εξισώσεις του Τάσιου, που προσδιορίζουν τα μηχανικά χαρακτηριστικά φέρουσας τοιχοποιίας , τα οποία θα τα εφαρμόσουμε στην περίπτωσή μας και θα τα εισάγουμε σε ένα πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων. Θα δούμε ότι επιλέγονται αυτά του Τάσιου, διότι βγαίνουν δυσμενέστερα, και εξαιτίας του ότι ο Ευρωκώδικας 6 αναφέρεται σε νέα κτίρια και όχι σε παλαιές κατασκευές. Πρέπει να τονίσουμε εδώ, ότι τα μηχανικά χαρακτηριστικά της τοιχοποιίας δεν θα αλλάζουν κατά την επίλυση διαφόρων τρόπων προσομοίωσης του κτιρίου και θα παραμένουν τα ίδια. Στη συνέχεια , απαριθμούνται τα είδη βλαβών που απαντώνται συχνά σε κτήρια από φέρουσα τοιχοποιία, όπως οι διαγώνιες και δισδιαγώνιες ρωγμές ,καθώς και οι κατακόρυφες ρωγμές που απαντώνται περί το μέσον του τοίχου ή στη θέση συνάντησης δύο τοίχων. Έπειτα γίνεται εκτενής αναφορά στις μεθόδους και τεχνικές ενίσχυσης κτιρίων από φέρουσα τοιχοποιία. Περιγράφονται μέθοδοι όπως το βαθύ αρμολόγημα , η μέθοδος των οπλισμένων επιχρισμάτων , η τεχνική των ενεμάτων , η τροποποίηση ή κατασκευή οριζόντιων διαζωμάτων , η αντικατάσταση εύκαμπτων πατωμάτων από πλάκες ωπλισμένου σκυροδέματος και η κατασκευή μανδύα από ωπλισμένο σκυρόδεμα. Ακολουθεί η ανάλυση ενός τυπικού πολυώροφου κτιρίου στο ιστορικό κέντρο της Κέρκυρας. Η ανάλυση αυτή περιλαμβάνει μία αρχική διακριτοποίηση των φερουσών τοιχοποιιών σε πεπερασμένα στοιχεία, με παραμετρική διερεύνηση την επιρροή της μοντελοποίησης του κτιρίου στη σεισμική συμπεριφορά της κατασκευής, ως προς το χωρισμό των πεσσών και των ανωφλιών. Στη συνέχεια λαμβάνουμε αποτελέσματα από όλες αυτές τις επιλύσεις, μέσω του προγράμματος e-tabs, τα εισάγουμε σε ένα άλλο πρόγραμμα, το EC-Tools, το οποίο μας δίνει τις επάρκειες και τις ανεπάρκειες των φερουσών τοιχοποιιών, και γίνονται συγκρίσεις αυτών ως προς τις ανεπάρκειες, μέσω του EC6 και τις μετακινήσεις του κτιρίου μέσω των ορίων που θέτει ο EC8. Πιο συγκεκριμένα, κάνουμε όλες τις παρακάτω συγκρίσεις βάση αυτών των αποτελεσμάτων, που το ονομάζουμε μοντέλο Α. Κατόπιν χωρίζουμε τα στοιχεία του μοντέλου Α σε μικρότερα τμήματα με επτά διαφορετικούς τρόπους, δημιουργώντας έτσι άλλα επτά μοντέλα, για να δούμε αν θα επηρεαστούν οι τιμές της ανεπάρκειας του κτιρίου. Οι αναλύσεις αυτές θα δούμε ότι δεν δίνουν πολύ διαφορετικά αποτελέσματα, και δεν βοηθούν κάπου τελικά. Πιο αναλυτικά, αρχικά κρατάμε σταθερά τα υπάρχοντα ανώφλια και χωρίζουμε τους υπάρχοντες πεσσούς την πρώτη φορά σε δύο οριζόντια τμήματα, την επόμενη σε δύο κάθετα τμήματα και τέλος σε τέσσερα τμήματα, έπειτα επιλέγω ένα ανώφλι και βλέπω τις διαφορές του και στις τρεις περιπτώσεις, βάση της αρχικής θεώρησης ως προς την ανεπάρκεια αυτού, αλλά και του κτιρίου ολόκληρου. Όλα τα συγκριτικά αποτελέσματα δίνονται αναλυτικά παρακάτω με την μορφή διαγραμμάτων. Έπειτα , κρατάμε σταθερή την υπάρχουσα διακριτοποίηση των πεσσών ,και χωρίζουμε τα ανώφλια όπως και τους πεσσούς παραπάνω, και σε αυτή την περίπτωση θα δούμε αναλυτικά τα αποτελέσματα παρακάτω. Αφού τελειώσουμε με την επιρροή της διακριτοποίησης, ελέγχουμε πως επηρεάζει η σύνδεση των τοίχων την απόκριση του κτιρίου σε σεισμό. Γι’ αυτό τον λόγο, τοποθετούμε, ελατήρια με προϋπάρχουσα οριζόντια μετατόπιση. Με αυτό τον τρόπο βλέπουμε πως επηρεάζονται οι μετακινήσεις του κτιρίου, καθώς και οι ανεπάρκειες των φερουσών τοιχοποιιών. Έπειτα, υπολογίζουμε τις ροπές αντοχής εντός και εκτός επιπέδου, και τις τέμνουσες αντοχής σύμφωνα με το Εθνικό Κείμενο Εφαρμογής, και βλέπουμε τις διαφορές με αυτές που δίνει το πρόγραμμα, με τον EC6, ως προς την ανεπάρκεια της διάτμησης, μιας και τη κάμψη την αναλύει διαξονικά και δεν μας οδηγεί σε κάτι τέτοιο και ο Ευρωκώδικας για να έχουμε μία κοινή βάση σύγκρισης, αλλά παραθέτονται τα αποτελέσματα για τον δεύτερο όροφο που θα κριθεί ο πιο κρίσιμος. Κατόπιν, ελέγχουμε με τον Ευρωκώδικα 8, τον βαθμό ανεπάρκειας ως προς τις παραμορφώσεις, μέσω των μετακινήσεων σε κάμψη και διάτμηση. Τέλος ,υπολογίζουμε με τον Δευτεροβάθμιο Προσεισμικό Έλεγχο την ανεπάρκεια που δίνει του κτιρίου και κάνουμε συγκρίσεις με τους βαθμούς ανεπάρκειας από τον EC6 ως προς τα εντατικά μεγέθη, και τον EC8 ως προς τις μετακινήσεις. Τέλος, προσπαθούμε να βαθμονομήσουμε τον Δευτεροβάθμιο Προσεισμικό Έλεγχο μέσω ενός συντελεστή βi και για τις δύο συγκρίσεις που γίνονται παραπάνω. Αφού εξετάσουμε και το ίδιο κτίριο αφαιρώντας δύο και τέσσερις ορόφους για να δείξουμε τις διαφορές με το αρχικό, Μοντέλο Α, κλείνουμε το κομμάτι της παρούσης εργασίας , με τα «απλά» κτίρια. Σχεδιάζουμε και αναλύουμε με τον ίδιο τρόπο δύο κτίρια, ένα μονώροφο και ένα διώροφο, τα οποία πληρούν επακριβώς όλες τις προϋποθέσεις ανεξαιρέτως των «απλών» κτιρίων, βρίσκουμε βαθμούς ανεπάρκειας, εφαρμόζουμε και τον Δευτεροβάθμιο Προσεισμικό Έλεγχο, για να δούμε και το Η/R, και ελέγχουμε αν οι ανεπάρκειες βγαίνουν μονάδα ή κοντά στη μονάδα, ακολούθως κάνουμε και τις συγκρίσεις με τον EC6 και τον EC8, και βαθμονομούμε βάσει αυτών τον συντελεστή H/R. / --

Dissertação de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil - Especialização em Estruturas. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

A two-phase study was undertaken to investigate the fundamental period of concentrically braced steel frames (CBFs) designed according to Eurocode 8. In the first phase, typical office buildings were studied by conducting two types of designs which are called as iterative and non-iterative. Non-iterative design is composed of obtaining final period by designing the structure with lower bound expression in Eurocode 8 while iterative design is similar to the non-iterative one but an updating of periods was considered in order to converge assumed and final periods. Different overstrength provisions are considered in the study. Lower bound expression in Eurocode 8 results in shorter periods which indicates that this expression can be safely utilized. The lower bound represented by Tremblay (2005) is also admissible except for some cases including shorter periods. In the second phase, a simple expression is derived for estimating the design base acceleration for braced frames proportioned according to Eurocode 8. This method requires inelastic top story drift values which were obtained from structures designed in the first phase using iterative method. These drifts were represented by simple expressions utilizing data fitting techniques. The method gives suitable first order estimate for the design base acceleration.

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι ο προσδιορισμός του βαθμού επάρκειας κτιρίων από φέρουσα τοιχοποιία παρουσία σεισμικής έντασης. Στόχος της εργασίας είναι να διερευνηθεί πως επηρεάζεται ο βαθμός σεισμικής επάρκειας μίας κατασκευής από την ύπαρξη διαφράγματος, το πλήθος των ορόφων, το πάχος των τοίχων, το υλικό της τοιχοποιίας, το μέγεθος των ανοιγμάτων και την ασυμμετρία της κάτοψης. Στο Πρώτο Κεφάλαιο, αρχικά, παρουσιάζονται κάποια γενικά στοιχεία για τη φέρουσα τοιχοποιία. Στη συνέχεια, γίνεται αναφορά στον προσδιορισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας. Ακόμα, περιγράφεται η μεθοδολογία για τον έλεγχο των ανεπαρκειών με βάση τον EC8. Τέλος, παρουσιάζεται η μέθοδος του δευτεροβάθμιου προσεισμικού ελέγχου για την εύρεση της ανεπάρκειας ενός κτιρίου. Στο Δεύτερο Κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη αναφορά στη παθολογία κατασκευών από φέρουσα τοιχοποιία. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται τα αίτια που προκαλούν βλάβες στις κατασκευές, καθώς επίσης και οι βασικοί τύποι ρωγμών που απαντώνται πιο συχνά στα κτίρια από τοιχοποιία. Στο Τρίτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται όλα τα στοιχεία που εισήχθησαν στο πρόγραμμα ETABS για τη δημιουργία κατάλληλου προσομοιώματος. Αρχικά, γίνεται πλήρης αναφορά των γεωμετρικών στοιχείων όλων των υπό εξέταση κτιρίων. Πιο συγκεκριμένα, εξετάζονται τρεις περιπτώσεις κτιρίων: ιδεατά συμμετρικά, ιδεατά ασύμμετρα και πραγματικά κτίρια. Στη συνέχεια, γίνεται αναλυτικός υπολογισμός των μηχανικών χαρακτηριστικών της τοιχοποιίας σύμφωνα με κατάλληλη βιβλιογραφία και παρουσιάζονται οι επιφάνειες επιρροής με τις οποίες προσδιορίστηκαν τα φορτία των κατασκευών. Επιπλέον, γίνεται περιγραφή του τρόπου προσομοίωσης και αναφέρονται λεπτομερώς οι παραδοχές που έγιναν κατά την ανάλυση. Στο Τέταρτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων των ιδεατών συμμετρικών κτιρίων. Συγκεκριμένα, παρατίθενται οι ανεπάρκειες που προέκυψαν για την εντός επιπέδου ένταση με βάση τα μέγιστα αποδεκτά όρια του EC8 σε όρους γωνιακών παραμορφώσεων για στάθμη επιτελεστικότητας SD. Στη συνέχεια, διερευνάται η επιρροή της διαφραγματικής λειτουργίας, του πλήθους των ορόφων, του πάχους των τοίχων, του υλικού της τοιχοποιίας και του μεγέθους των ανοιγμάτων στις ανεπάρκειες τους. Στο Πέμπτο & Έκτο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων για τα ιδεατά ασύμμετρα και τα πραγματικά κτίρια αντίστοιχα. Ομοίως, παρατίθενται οι ανεπάρκειες που προέκυψαν για την εντός επιπέδου ένταση με βάση τα μέγιστα αποδεκτά όρια του EC8 για στάθμη επιτελεστικότητας SD. Στη συνέχεια, διερευνάται η επιρροή της διαφραγματικής λειτουργίας, του πλήθους των ορόφων, του πάχους των τοίχων και του υλικού της τοιχοποιίας στις ανεπάρκειες τους. Στο Έβδομο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των ανεπαρκειών όλων των κτιρίων που προέκυψαν για την εκτός επιπέδου ένταση σύμφωνα με τα όρια των γωνιακών παραμορφώσεων που προτείνει η FEMA 356 για στάθμη επιτελεστικότητας LS. Ομοίως και σε αυτό το κεφάλαιο διερευνάται η επιρροή της διαφραγματικής λειτουργίας, του πλήθους των ορόφων, του πάχους των τοίχων και του υλικού της τοιχοποιίας στις ανεπάρκειες τους. Για τα ιδεατά συμμετρικά κτίρια εξετάζεται επιπλέον και η επιρροή του μεγέθους των ανοιγμάτων στις ανεπάρκειες τους. Στο Όγδοο Κεφάλαιο υπολογίζονται οι δείκτες ανεπάρκειας Η/R όλων των κτιρίων σύμφωνα με τη προσεγγιστική μέθοδο του ΟΑΣΠ. Επίσης, διερευνάται η αξιοπιστία του δείκτη ανεπάρκειας που προκύπτει από το δευτεροβάθμιο προσεισμικό έλεγχο μέσω της σύγκρισής του με τις ανεπάρκειες που προκύπτουν από τον EC8. Στο Ένατο Κεφάλαιο συνοψίζονται τα πιο σημαντικά συμπεράσματα που προέκυψαν από το σύνολο των διερευνήσεων που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια στης παρούσας εργασίας. Ακολουθεί η βιβλιογραφία και στο τέλος παρατίθενται τα παραρτήματα. / The purpose of this study is to determine the level of competence of masonry buildings subjected to seismic actions. The aim of this project is to investigate how the degree of seismic resistance of a structure is affected by existing diaphragms, the number of floors, the thickness of the walls, the material of the walls, the size of the openings and the symmetry in plan. Some general data for masonry is initially presented in chapter one. Subsequently, reference is made to the determination of the mechanical characteristics of the masonry. Furthermore, the assessment method based on EC8 is described. Finally, the second level pre-earthquake assessment method for masonry buildings is presented. In the second chapter, there is a brief description of the structural characteristics of masonry in relation to expected damaged. In particular, the causes of construction defects are presented as well as the basic types of cracks that can be found more frequently in masonry buildings. The third chapter lists all the data entered into the ETABS computer program to create appropriate simulations. Initially, the geometric data of all investigated buildings is given. More specifically, the following three cases of buildings are examined: idealised symmetric, idealised asymmetric and real buildings. Then, detailed calculations of the mechanical characteristics of masonry based on appropriate literature are performed and include using influence surfaces to determined the loads of the buildings. Moreover, a description of the simulation method and details of the assumptions made in the analysis are given. The fourth chapter presents the results of analyses of the idealised symmetrical buildings. Specifically, the inadequacies are listed that resulted from the specified maximum acceptable limits of EC8 in terms of displacements for the Significant Damage performance level. Then, the influence of diaphragm action, the number of floors, the thickness of the walls, the material of the walls and the size of openings and their deficiencies are investigated. In the fifth and sixth chapters, the results of analyses for idealised asymmetric and actual buildings are presented respectively. Similarly, the inadequacies are listed that resulted from the specified maximum acceptable limits of EC8 for the Significant Damage performance level. Then, the influence of diaphragm action, the number of floors, the thickness of the walls and the masonry type and the size of openings and their deficiencies are examined. The seventh chapter presents the results for all buildings based on the limits of deformations proposed by FEMA 356 for the Life Safety performance level. Similarly, the influence of diaphragm action, the number of floors, the thickness of the walls, building material and their weaknesses are examined. For idealised symmetrical buildings, the influence the size of the openings and their deficiencies are examined further. In chapter eight the deficiency indicator H/R is calculated for all buildings according to the approximate method of EPPO. The reliability failure index resulting from second level pre-earthquake assessment by comparison with the inadequacies arising from the EC8 is also investigated. The ninth chapter summarises the most important conclusions of all investigations carried out by the present project. After the references at the end, annexes are presented.